【材料学】中学老师不讲的冷知识，热胀冷缩是一定的吗

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精华笔记 

日常经验告诉我们，材料的导热性与它的导电性息息相关，为什么会这样呢？

一、布朗运动

1. 对于布朗运动的理论解释也是爱因斯坦的学术贡献之一。布朗运动是说在一缸静止的水面上撒花粉，尽管水面非常平静，但花粉依然会作随机运动；

2. 对于布朗运动的解释是：水分子有微观运动，且运动的速度呈正态分布，也叫麦克斯韦分布。大部分水分子的运动速度与水的温度正相关，极少数的水分子拥有极快的速度或极慢的速度；

3. 由于花粉质量很小，即便是水分子，只要速度很快，也可以撞击花粉使其运动。爱因斯坦通过麦克斯韦分布，计算出了花粉随机运动的平均距离，也叫平均自由程。

二、导热性与导电性

1. 材料的导热性与导电性几乎是正相关的，导电性强的材料导热性也强。例如金属导电，同时传热也很快；

2. 材料导电性强是因为电子可以在材料中自由运动。自由电子除了是电流的承载物以外，同时也是热量的承载物，自由电子越多则导热性越好，因此导热性与导电性是正相关的。

三、热胀冷缩是一定的吗？

1. 在不发生相变的情况下，材料通常是热胀冷缩的。因为当温度升高时，原子的振动幅度变大，从宏观上看材料的体积也增大；

2. 在发生相变的情况下，并不是所有的材料都会热胀冷缩，例如给冰加热使之化成水，体积会减小。这是因为冰的内部有晶体结构，加热的时候晶体结构崩塌，就好像倒塌的房屋一般，体积一定比倒塌前更小。

思考题：什么情况下加热反而会使液体凝固？为什么？